Software: CAD - Tutorial - Optimierung - Toleranzen - Experimentkonfiguration

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Robust-Design (Experimentkonfiguration)

Im Prinzip könnte man das Robust-Design als Ergänzung des Experiments "Toleranzanalyse" durchführen. Um den Entwurfsprozess für die Biegefeder vollständig nachvollziehbar zu archivieren, werden wir das Ergebnis der Analyse darin nicht überschreiben:

• Durch Duplizieren erzeugen wir aus der "Toleranzanalyse" ein neues Experiment "Robust-Design" und wählen es als Startup-Experiment.
• Leider werden die Ergebnisse nicht mit dupliziert. Deshalb müssen wir erneut die Simulation starten und in sinnvollen Diagrammen visualisieren.

Hinweis:

• Beim Erstellen dieser Anleitung gab es hier Probleme mit der Modellberechnung im Inventor. Über Analyse > Statistische Versuchsplanung > DOE-Tabelle konnte man verfolgen, dass zwar die Berechnungen durchgeführt wurden, aber alle Berechnungen erhielten den Status=Failed.
• Es funktionierte erst, nachdem für das Inventor-Modell als Benutzer-Option "Reopen File before Update" aktiviert wurde:
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Robust-Design-Ziel

Wir müssen die Streuung der Federkonstante bis zu einem vorgegebenem Wert verkleinern. Dies muss in geeigneter Form als Robust-Design-Ziel formuliert werden:

• Da für das Robust-Design die aus der statistischen Versuchsplanung bereits gewonnenen Informationen benutzt werden, findet man ihre Konfiguration im Analyse-Menü:
  
• Mit Hilfe des "Rechners" kann man unter Nutzung aller Ergebnisgrößen (hier nur Restriktionen) einen Ausdruck definieren, dessen Wert bei der Robust-Optimierung zu minimieren ist.
• Günstig ist ein Ausdruck, dessen Wert=0 wird, wenn das Ziel der Robust-Optimierung erreicht ist. Null sollte gleichzeitig der kleinstmögliche Wert dieses Ausdrucks sein, was man bei negativen Werten z.B. durch Quadrieren erreichen kann.
• Für c_Feder soll die Streuung Sigma (mit σ=T/6) nach der Optimierung exakt der Toleranzbreite T= ±10% vom Sollwert entsprechen.
• Der folgende Ausdruck wird Null, wenn dieses Ziel von ±10% erreicht ist:

sqr(sigma(c_Feder)-0.2*c_Soll/6)

• Hier für Teilnehmer-Nr.=00:
  

Optimierungsvariable

Die Streuung der Feder-Dicke muss im virtuellen Entwurf als Variable zur Veränderung für die Robust-Optimierung freigegeben werden:

• Die Obergrenze der Toleranz sollte auf den Wert der aktuellen Toleranz gesetzt werden, um bei der Optimierung im gültigen Bereich des Ersatzmodells zu bleiben.
• Die Untergrenze der Toleranz sollte mindestens dem technologisch sinnvollem Minimalwert entsprechen. Wir verwenden z.B. 1/10 des bisherigen Wertes.
• Die Genauigkeit bestimmt das Raster der Wertänderung für die variable Toleranz (0=stetige Änderung)
• Der Kostenfaktor hat nur eine Bedeutung, wenn man mehrere Streuungen als Variable zur Veränderung freigibt. Dann erfolgt die Optimierung unter Berücksichtigung unterschiedlicher Kosten für die Realisierung der Toleranzen.
• Wichtig: In allen Streuungen muss Entwurfsparameter=False gesetzt sein, damit durch die Robust-Optimierung der Nennwert nicht verändert wird!
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